[发明专利]铁电掺杂正反馈场效应晶体管器件及制备方法

说明书

一种铁电掺杂正反馈场效应晶体管器件，包括衬底、埋氧层、沟道层和绝缘层，在所述绝缘层上布设铁电介质层，在铁电介质层上设置具有距离间隔的靠近漏端的编程栅极(PG)和靠近源端的编程栅极，通过对编程栅极施加脉冲完成铁电非易失掺杂，获得可编辑的半导体沟道能带结构，构建正反馈机制，实现超陡峭亚阈值特性，并兼具数据的存储与计算功能；其中，所述靠近漏端的编程栅极与漏极之间以靠近漏端的侧墙掩蔽，所述靠近源端的编程栅极与源极之间以靠近源端的侧墙掩蔽；本发明还提供了该器件的制备方法。基于本发明，可同时获得超陡峭亚阈值特性和存算一体功能，从而突破工作电压和数据输运所导致的能耗性能瓶颈。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种铁电掺杂正反馈场效应晶体管器件及制备方法。

背景技术

硅基集成电路产业遵循“摩尔定律”实现了近半个世纪的飞速发展，引领人类社会步入信息社会。目前，功耗问题已成为制约集成电路产业进一步发展的关键技术瓶颈，其根本原因在于：1)无法随特征尺寸同比例缩减的亚阈值特性，导致晶体管工作电压缩放进程停滞于0.6～0.7V(参考：International Roadmap for Devices and Systems，2021Edition—More Moore.)；2)冯诺依曼架构中不可避免的数据输运延时和能量损耗(参考：2021Roadmap on Neuromorphic Computing and Engineering.)。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，针对上述后摩尔时代集成电路产业能效瓶颈，本发明的目的在于提供一种铁电掺杂正反馈场效应晶体管器件及制备方法，旨在同时获得超陡峭亚阈值特性和存算一体功能，从而突破工作电压和数据输运所导致的能耗问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铁电掺杂正反馈场效应晶体管器件，包括衬底、埋氧层、沟道层和绝缘层，在所述绝缘层上布设铁电介质层，在铁电介质层上设置具有距离间隔的靠近漏端的编程栅极和靠近源端的编程栅极，通过对编程栅极(PG)施加脉冲完成铁电非易失掺杂，获得可编辑的半导体沟道能带结构，构建正反馈机制，实现超陡峭亚阈值特性，并兼具数据的存储与计算功能；其中，所述靠近漏端的编程栅极与漏极之间以靠近漏端的侧墙掩蔽，所述靠近源端的编程栅极与源极之间以靠近源端的侧墙掩蔽。

在一个实施例中，本发明借助所述铁电介质层对半导体进行非易失铁电掺杂。所述铁电介质层可使用HfO₂、HfZrO_x、HfAlO_x、AlScN、PZT、SBT、BaTiO₃、Cd₂Nb₂O₇、BiFeO₃和ZnSnO₃中的任意一种。

在一个实施例中，所述沟道层两端用重掺杂形成P型区域和N型区域，分别作为漏区和源区，漏区上方为漏极，源区上方为源极，绝缘层设置在沟道层中间部分的上方。